高考物理一轮复习第八章恒定电流实验十二练习使用多用电表学案新人教版.docx
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高考物理一轮复习第八章恒定电流实验十二练习使用多用电表学案新人教版
实验十二 练习使用多用电表
ZHISHISHULIZICEGONGGU ,知识梳理·自测巩固
一、实验目的
1.了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表的使用方法。
2.会使用多用电表测电压、电流及电阻。
3.会用多用电表探索黑箱中的电学元件。
二、实验原理
欧姆表的外部构造如图甲,内部结构如图乙所示。
G是内阻为Rg、满偏电流为Ig的电流表(表头),R是可变电阻,也叫调零电阻,电池的电动势是E,内电阻是r。
欧姆表的原理是闭合电路欧姆定律。
红、黑表笔接触时,相当于被测电阻Rx=0,调节R使电流达到满偏,此时满足关系Ig=
,这一过程叫欧姆调零,所以电流满刻度处是电阻挡的零点。
红、黑表笔不接触时,相当于被测电阻Rx=∞,此时电流为零,所以电流的零刻度位置是电阻挡的∞。
红、黑表笔接触电阻Rx时,通过电流表的电流Ix=
,所以电流的Ix处对应电阻挡的Rx值。
注意:
Rx=R+Rg+r时Ix=
,指针半偏,所以欧姆表的内阻等于中值电阻。
三、实验步骤
(1)在用多用电表的欧姆挡进行测量的过程中,需要先进行欧姆调零再进行测量,具体的过程用流程图可表示为:
(2)探索黑箱内的电学元件
探究项目
应用挡位
现象
电源
电压挡
两接线柱正、反接时均无示数说明无电源
电阻
欧姆挡
两接线柱正、反接时示数相同
二极管
欧姆挡
正接时示数很小,反接时示数很大
电容器
欧姆挡
指针先指向某一小阻值,后逐渐增大到“∞”,且指针摆动越来越慢
电感线圈
欧姆挡
示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数
四、注意事项
(1)红进黑出:
表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔。
无论用多用电表测电压、电流还是电阻(结合内部结构图看),电流都要经红表笔(正插孔)流入多用电表,从黑表笔流出。
可以简记为“红进黑出”。
(2)区分两个“零点”:
机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是定位螺丝;欧姆零点是刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮。
(3)测电压时,多用电表应与被测元件并联;测电流时,多用电表应与被测元件串联。
(4)勿忘欧姆调零:
测电阻时,要选择合适的挡位,使指针分布在“中值”附近,每变换一次挡位,都要重新进行欧姆调零。
(5)使用多用电表时,手不能接触测试笔的金属杆。
(6)测量电阻时,待测电阻要与其他元件及电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表。
(7)多用电表使用完毕,应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
如果长期不用欧姆表,应把表内电池取出。
五、误差分析
1.系统误差:
(1)电池用旧后,电动势会减小,致使电阻测量值偏大,要及时更换新电池。
(2)测电流、电压时,由于电表内阻的影响,测得的电流、电压值均小于真实值。
2.偶然误差:
(1)欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差,要注意其左密右疏特点。
(2)读数时的观测易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。
HEXINKAODIANZHONGDIANTUPO ,核心考点·重点突破
考点一多用电表的使用及读数
例1(2020·黑龙江哈尔滨月考)
(1)用多用电表准确测量了一个10Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值大约为3kΩ的电阻,在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,以下哪些操作是必要的?
请选择其中有用的,按操作顺序写出:
DCA。
A.调节欧姆调零旋钮使表针指着欧姆零点
B.用螺丝刀调节表盘下中间部位的调零螺丝,使表针指零
C.将红表笔和黑表笔短接
D.把选择开关旋转到电阻×100位置
(2)如图所示为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用电阻×10挡测量电阻,则读数为60Ω。
②如果是用直流10mA挡测量电流,则读数为7.1mA。
③如果是用直流5V挡测量电压,则读数为3.55V。
[解析] 本题考查多用电表的操作和读数。
(1)用多用电表测电阻时,指针指在表盘中央附近时测量比较准确,多用电表先测10Ω的电阻,再测量阻值大约是3kΩ的电阻,应换为电阻×100倍率,因此接下来的操作为把选择开关旋转到电阻×100位置,将红表笔和黑表笔短接,重新进行欧姆调零,即D、C、A。
(2)①欧姆表读数方法为表盘上的读数×倍率,则读数为6×10Ω=60Ω;②用直流10mA挡测量电流,则读数为7.1mA;③用直流5V挡测量电压,则读数为3.55V。
方法总结:
欧姆表刻度盘特点及读数技巧
(1)欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘
①左∞右0:
电阻无限大与电流、电压零刻度重合,电阻零刻度与电流、电压最大刻度重合。
②刻度不均匀:
左密右疏。
③欧姆挡是倍率挡,即读出的示数应再乘以该挡的倍率。
电流、电压挡是量程范围挡。
在不知道待测电阻的估计值时,应先从小倍率开始,熟记“偏角小换大倍率,偏角大换小倍率”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大,且测量前指针指在左侧“∞”处)。
(2)读数技巧
①为了减小读数误差,指针应指在表盘
到
的部分,即中央刻度附近。
②除非指针所在刻度盘处每个小格表示1Ω时,要估读到下一位,其余情况都不用估读。
③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。
〔类题演练1〕
(2019·湖北四地七校期末)某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图甲所示。
微安表G是欧姆表表头,其满偏电流Ig=500μA,内阻Rg=950Ω。
电源电动势E=1.5V,内阻r=1Ω。
电阻箱R1和电阻箱R2的阻值调节范围均为0~9999Ω。
(1)甲图中的a端应与红(填“红”或“黑”)表笔连接。
(2)某同学将图甲中的a、b端短接,为使微安表G满偏,则应调节R1=2_049Ω;然后在a、b端之间接入一电阻Rx后发现微安表半偏,则接入的电阻值为Rx=3_000Ω。
(3)如图乙所示,该同学将微安表G与电阻箱R2并联,利用该电路图组装一个×100倍率的欧姆表,要求欧姆表的表盘刻度示意图如图丙所示,其中央刻度标“15”,则该同学应调节R2=950Ω;用此欧姆表测量一个阻值约2000Ω的电阻,测量前应调节R1=1_024Ω。
[解析] 本题考查多用电表欧姆挡原理。
(1)根据多用电表电流红进黑出可知a端接红表笔。
(2)欧姆调零时根据闭合电路的欧姆定律Ig=
,解得R1=
-(Rg+r)=2049Ω;当接入Rx后,电流为满偏的一半,则
=
,可得Rx=Rg+r+R1=3000Ω。
(3)因欧姆表的中央刻度为15,倍率为“×100”,则欧姆表的内阻RΩ=15×100Ω=1500Ω,故调零时的满偏电流为I=
=1×10-3A,表头和R2并联改装为电流表,由并联分流电压相等IgRg=(I-Ig)R2,解得R2=950Ω;改装后的欧姆表需要进行欧姆调零,则RΩ=1500Ω=
+R1+r,解得R1=1024Ω。
考点二多用电表判断电路故障
多用电表对电路故障的检测
高中阶段对电路故障的考查只限于断路和短路两种,且故障一般只有一处。
(1)断路故障的检测方法
①将多用电表拨到电压挡作为电压表使用。
a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏。
b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联。
若电压表的示数为零,则说明该部分电路完好,若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点。
②用直流电流挡
将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路。
③用欧姆挡检测
将各元件与电源断开,然后接到红黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路。
不能用欧姆表检测电源的情况。
(2)短路故障的检测方法
①将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。
②用电流表检测,串联在电路中的电流表若示数不为零,故障应是短路。
例2(2019·山东新泰二中月考)如图所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号。
在开关闭合后,发现小灯泡不亮。
现用多用电表检查电路故障,需要检测的有电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点。
(1)在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的电压挡,进行检查。
(2)在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的欧姆挡,进行检查。
(3)在各接点接好且开关闭合情况下,若测得3、4两点间的电压接近电源的电动势,则表明小灯泡断路。
[解析] 本题考查用多用电表检查电路故障。
(1)在1、2两点接好的情况下,选电流挡易造成表头烧坏、电源短路,选欧姆挡需要与外电源断开,故应选用多用电表的电压挡进行检查。
(2)在1、2同时断开的情况下,应选用多用电表欧姆挡进行检查,直接测量某段电路的电阻即可。
(3)在开关闭合情况下,若测得3、4两点间的电压接近电源的电动势,则表明小灯泡断路。
方法总结:
使用多用电表检测故障的方法及注意事项
(1)如闭合开关,电路中存在电源,应用多用电表的直流电压挡检查故障;如电路中没有电源,可以用多用电表的欧姆挡检查灯泡或导线的故障。
(2)多用电表中的电压挡的量程应大于电源电动势。
(3)使用多用电表判断电路故障时,应采用“试触法”防止损坏电表。
(4)电流应从红表笔流入多用电表,从黑表笔流出多用电表。
〔类题演练2〕
在如图甲所示的电路中,4节干电池串联,小灯泡A、B的规格为“3.8V 0.3A”。
合上开关S后,无论怎样移动滑片,A、B灯都不亮。
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障。
①选择开关置于下列量程的B挡较为合适(用字母序号表示);
A.2.5VB.10V
C.50VD.250V
②测得c、d间电压约为5.8V,e、f间电压为0,则故障是A。
A.A灯丝断开B.B灯丝断开
C.d、e间连线断开D.B灯被短路
(2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻,欧姆表经过“欧姆调零”,
①测试前,一定要将电路中的开关S断开;
②测c、d间和e、f间电阻时,某次测试结果如图乙所示,读数为6.0Ω,此时测量的是e、f间电阻。
根据小灯泡的规格计算出的电阻为12.7Ω。
[解析]
(1)①由于4节干电池串联后电动势为6V,电压表量程应选10V,B正确。
②灯泡不亮,说明电路断路或短路,电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势,说明有电流通过电压表,c、d间以外其他部分电路接通,电压表接e,f时无示数,说明c、d间灯泡断路,A正确。
(2)①使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开,故填“断开”。
②温度高时灯丝的电阻大,计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)。
欧姆表读数应该为6.0Ω。
由于A灯泡断路,电阻无穷大,而欧姆表示数为6.0Ω,说明测量的应该是e、f间电阻。
由R=
可求得电阻约为12.7Ω。
2NIANGAOKAOMONIXUNLIAN ,2年高考·模拟训练
1.(2019·全国卷Ⅲ,23)某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准,要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度。
可选用的器材还有:
定值电阻R0(阻值14kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500Ω),电阻箱(0~99999.9Ω),干电池(E=1.5V,r=1.5Ω),红、黑表笔和导线若干。
图(a)
(1)欧姆表设计
将图(a)中的实物连线组成欧姆表。
欧姆表改装好后,滑动变阻器R接入电路的电阻应为900Ω;滑动变阻器选R1(填“R1”或“R2”)。
[答案]
(2)刻度欧姆表表盘
通过计算,对整个表盘进行电阻刻度,如图(b)所示。
表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75,则a、b处的电阻刻度分别为45、5。
图(b)
(3)校准
红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向0kΩ处;将红、黑表笔与电阻箱连接,记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值,完成校准数据测量。
若校准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图(c)所示,则电阻箱接入的阻值为35_000.0Ω。
图(c)
[解析]
(1)欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻,即r+R0+RA+R=15kΩ,解得R=900Ω。
由于滑动变阻器R2的最大阻值为500Ω,所以滑动变阻器选R1。
(2)根据闭合电路欧姆定律,得Ia=
和Ib=
,代入数据解得Ra=45kΩ,Rb=5kΩ。
(3)使用欧姆表测量电阻时,首先要进行电阻调零,此时应将红、黑表笔短接,调整滑动变阻器,使欧姆表指针指在0kΩ上。
电阻箱的阻值为(0.1×0+1×0+10×0+100×0+1000×5+10000×3)Ω=35000.0Ω。
2.(2019·吉林长春外国语期末)图甲为多用电表的示意图,其中S、K、T为三个可调节的部件,现用此电表测量一阻值约2000Ω的定值电阻的阻值。
测量的某些操作步骤如下:
(1)首先应该进行机械调零,调节可调部件S,使电表指针停在左侧零刻线位置。
(2)调节可调部件K,使它的尖端指向×100位置。
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,调节可调节部件T,使电表指针停在右侧零刻线位置。
(4)将红、黑表笔笔尖分别接触待测电阻的两端,当指针稳定后,表头的示数如图乙所示,则该电阻的阻值为2_200Ω。
(5)测量完毕,应调节可调部件K,使它的尖端指向OFF或交流500V位置。
[解析] 本题考查多用电表测电阻的步骤。
(1)多用电表使用前应该进行机械调零,调节可调部件S,使电表指针停在左侧零刻度线位置。
(2)用多用电表测电阻时,指针指在表盘中央附近时测量比较准确,由于被测阻值约为2000Ω,故应选用电阻×100挡,则调节可调部件K,使它的尖端指向×100位置。
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,调节可调部件T,进行欧姆调零,使电表指针停在右侧零刻度线位置。
(4)该电阻的阻值为22×100Ω=2200Ω。
3.(2020·重庆一诊)在做“练习使用多用电表”实验时,有A、B两个完全相同的多用电表(表盘上方正中刻度值为15),某学习小组利用A表测B表直流100mA挡的内阻,具体操作如下:
(1)将多用电表A选择旋钮置于欧姆挡×1,并进行欧姆调零,将多用电表B选择旋钮置于直流100mA挡,并与定值电阻R=10Ω串联,如图甲所示,则多用电表A的红表笔应接a(填“a”或“b”)。
(2)该学习小组正确连接电路后,观察到多用电表A示数如图乙,其读数为20Ω,多用电表B示数如图丙,其读数为80mA,则B表直流100mA挡的内阻为10Ω。
(3)学习小组发现,利用
(2)所测数据,还可计算出多用电表A所用电源电动势E=2.8V(计算结果保留两位有效数字)。
[解析] 本题考查多用电表的使用方法和多用电表内部电池电动势的测量。
(1)多用电表所有的测量都满足电流红进黑出,故多用电表A的红表笔应接a。
(2)A表作为欧姆表,读数为20×1Ω=20Ω;乙表选择的是直流100mA挡,则读数为80mA,A表测出了两表笔间的电阻,则20Ω=Rx=R0+RA,故RA=10Ω。
(3)A表的中间数字为15,可知A欧姆表的内阻RΩ=15×1Ω=15Ω,由闭合电路欧姆定律得E=I(RΩ+Rx),其中I=80mA,Rx=20Ω,解得E=2.8V。
4.(2019·广西联考)某同学欲将电流表改装为两用电表,即中央刻度为15的×1挡的欧姆表及量程为0~12V的电压表,实验室可提供的器材有
A.一节全新的5号干电池E(电动势1.5V,内阻不计)
B.电流表A1(量程0~100mA,内阻为2.5Ω)
C.电流表A2(量程为0~0.6A,内阻为0.2Ω)
D.滑动变阻器R1(0~30Ω)
E.滑动变阻器R2(0~3Ω)
F.定值电阻R3(阻值117.5Ω)
G.定值电阻R4(阻值120Ω)
H.定值电阻R5(阻值12Ω)
I.单刀双掷开关S,一对表笔及若干导线
(1)图中a为黑(填“红”或“黑”)表笔,测量电压时应将开关S扳向2(填“1”或“2”)。
(2)电流表应选用B(填“B”或“C”),滑动变阻器应选用D(填“D”或“E”)定值电阻R应选F(填“F”“G”或“H”)。
(3)在正确选用器材的情况下,正确连接好实验电路若电流表满偏电流为Ig,则电阻刻度盘上指针指在
Ig处应标上45(填写具体数值)。
[解析] 本题考查电流表改装为电压表和欧姆表。
(1)A与内部电源的正极相连,则为黑表笔;电流表与定值电阻串联为改装后的电压表,则测量电压时应将开关S扳向2。
(2)电流表的满偏电流Ig=
A=0.1A,故电流表应选用B;欧姆表的内阻为15Ω,则滑动变阻器的最小值为15Ω-2.5Ω=12.5Ω,故应选用D;定值电阻R=
-Rg=
Ω-2.5Ω=117.5Ω,则R应选用F。
(3)当电流表满偏时Ig=
;当指针指到
Ig时,
Ig=
,解得Rx=3R内=45Ω。
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- 高考 物理 一轮 复习 第八 恒定 电流 实验 十二 练习 使用 多用 电表 新人
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